Planta Moledora Eficiencia y Automatizacion
Planta Moledora Eficiencia y Automatizacion
Planta Moledora Eficiencia y Automatizacion
Colaboracin
En este trabajo trataremos de dar una una visin rpida del tema de la eficiencia del rea de Planta Moledora y como repercute la automatizacin en su eficiencia general. No vamos a decir que la automatizacin es una "varita mgica"que va a resolver por si sola todos los problemas que se presentan en la molienda de la caa. Si un equipo tiene un mal diseo mecnico, fue mal seleccionado o los ajustes del molino no se hicieron correctamente, etc., la automatizacin sola no puede resolver el problema. Pero hoy en da si se quieren alcanzar altos niveles de extraccin, molidas altas y estables, reducciones en el consumo de potencia, etc., debemos recurrir a la automatizacin, ya que la misma es una herramienta muy til y necesaria para lograr estos objetivos en cualquier Fbrica de Azcar.
Contina
Para realizar su trabajo el Tandem realiza dos operaciones bsicas: Compresin; el jugo de la caa se extrae por la compresin del colchn de caa o bagazo al pasar a traves de las mazas de cada molino. La fuerza para comprimir el colchn se aplica a la maza superior por medio de cilindros (pistones) hidrulicos. Lixiviacin; se produce al lavar el colchn con agua y los jugos de la imbibicin compuesta a contracorriente con la direccin del colchn de bagazo. La transferencia de masa que se produce extrae la sacarosa (Pol) contenida en las celdas fibrosas de la caa. El grado de eficiencia (capacidad, extraccin,estabilidad, etc.) en la operacin del tandem depende de la manera en que se manejan las principales variable operativas del rea, las cuales son: 1 - Ajuste de los molinos 2 - Velocidad de los equipos motrices (motores, turbinas, etc.) 3 - Presiones hidrulicas 4 - Agua de imbibicin 5 - Imbibicin compuesta (maceracin) 6 - Estabilidad 7 - Alimentacin 8 - Lubricacin 9 - Limpieza y desinfeccin
haber eficiencia (caa molida y extraccin de Pol) si no se cumple este requisito fundamental. Si se quiere obtener toda la potencialidad de un molino, resulta importante tener instalaciones de esteras que permitan lograr colchones de caa de 1,5m. de altura. Para esto el ngulo de inclinacin debe ser inferior a 15 grados. Tambien es importante tener equipos motrices en las esteras con buena variacin de velocidad, de casi 0 a 1,5 veces la media necesaria y que respondan al control automtico de alimentacin. La preparacin de caa es una gran consumidora de potencia por lo que mantener la alimentacin estable significa eliminar las fluctuaciones innecesarias en el consumo de potencia, las cuales tienden a desestabilizar el trabajo de la fbrica Las flotaciones de las mazas superiores es un indicador que debe ser medido continuamente para mantenerlo en los valores normales que aparecen en las tablas para cada tipo de molino. Esto se logra, en caso de ser necesario, ajustando los volumenes unitarios de salida (es el volumen dinmico requerido en la salida de un molino para moler una tonelada de fibra) para abrir o cerrar las salidas de los molinos y conseguir las flotaciones deseadas. Smar produce un medidor de flotacin de las mazas electrnico, altamente eficiente, con alto grado de proteccin, con salida de 4 - 20 mA e indicacin en porcentaje, milimetros o pulgadas de desplazamiento. El valor del volumen unitario de salida escogido para un molino es correcto cuando moliendo a la razn requerida, con la velocidad adecuada y con la norma de presin hidrulica aplicada, se obtienen los valores de flotacin que aparecen en las tablas para cada unidad del tandem. Flotaciones superiores a la normal incrementan el consumo de potencia, la reabsorcin y los esfuerzos mecnicos en la zona de los acoplamientos Con flotaciones inferiores se corre el riesgo de que el molino no flote cuando se presente una disminucin en la razn de molida, o de que los dientes desgastados de las mazas (que flotan debido a los dientes sanos que son ms altos) no compriman el cochn de caa
En la operacin del tandem es necesario garantizar una alimentacin estable como primer paso. Los "vacos"en la estera alimentadora provocan una cada considerable del Indice de Preparacin (IP) y del Indice de Celdas abiertas, ya que al entrar a las cuchillas y desfibradores un colchn bajo, estos no pueden preparar correctamente la caa. Los "colmos"son tambien perjudiciales, ya que pueden provocar "atoros" en los niveladores o en las cuchillas, que pueden crear situaciones como la paralizacin del proceso, lo cual repercute negativamente en toda la fbrica, con las perdidas econmicas correspondientes. En la actualidad se ha generalizado la alimentacin automtica del tandem, lo cual consiste en regular la velocidad de la estera(s) alimentadora(s) en funcin de mantener constante la cantidad de caa que entra a la primera unidad de molida. Ademas se protegen los niveladores, cuchillas y desfibradores de los perjudiciales "atoros", se mide y controla el agua de imbibicin, se mide la flotacin de la maza superior de cada molino, etc. Para lograr la estabilidad en la alimentacin de caa al primer molino es necesario mantener la estera surtidora llena de caa y automatizar la(s) estera(s) elevadora(s). Esto garantiza una estabilidad ptima en la molienda. No puede
No podemos olvidar que la prdida de Pol en caa de un tandem representa un alto por ciento de las prdidas totales de Pol de un Ingenio Azucarero. Un tandem equipado con tolvas de alimentacin o Chute Donnell (al menos en el primer y ltimo molino) con su nivel automatizado, garantiza la normalidad de los siguientes aspectos determinantes para una molida eficiente; Alto por ciento de extraccin de jugo en el primer molino Aplicacin de las presiones hidrulicas en su totalidad Uniformidad de los colchones en trnsito. Mxima aplicacin de agua de imbibicin en cantidad y temperatura.
Multiplicar
(Tmfibra/h)/(m2/minuto)
(@fibra/h)/(pie2/minuto)
Para hacer las determinaciones necesarias se realizarn comparaciones entre el "factor de Grueso de Colchn ptimo"(Go) de un tandem, con el "Factor de Grueso de Colchn Real"(Greal), con el cual opera actualmente. Si ambos nmeros son iguales o semejantes, la planta moledora opera en su rango de capacidad correcto, donde hay un compromiso aceptable entre la cantidad de caa molida y la extraccin. Si el Factor de Grueso del Colchn Real fuera mayor que el optimo, el Tandem estara sobrecargado, sacrificando eficiencia en aras de la cantidad de caa molida. Por el contrario, si el Factor de Grueso del Colchn Real fuera
Capacidad de molida
En la literatura azucarera clsica existen varios autores que presentan ecuaciones que pretenden calcular, de forma directa y nica la capacidad de una Planta Moledora. Existen opiniones que ese no es el enfoque ms correcto del problema, ya que una Planta Moledora es una instalacin muy flexible en cuanto a su capacidad, y que esta representa un valor de compromiso entre la cantidad de caa a moler y la extraccin de pol. Esto quiere decir que una misma Planta Moledora puede alcanzar comparativamente altos valores de molida, sacrificando la extraccin, y a la inversa, puede optimizarse la extraccin sacrificando el volumen de la molida. Por tanto, la solucin ptima del problema estara en determinar el valor de compromiso donde la planta moledora pueda asimilar el mayor volumen posible de caa con valores razonables de extraccin de sacarosa (pol), teniendo como premisa fundamental la eficiencia econmica. Es opinin de muchos que el camino correcto a seguir es analizar todos los elementos que tienen incidencia en el trabajo de la Planta Moledora (variables de estado, ajustes mecnicos,etc.) que se est analizando en especfico y obtener el nivel de capacidad ptimo de acuerdo a sus posibilidades, para compararlo posteriormente con el grado de explotacin real a que est sometida. Vamos a utilizar para este analisis el "Factor de Grueso del Colchn"(G) que es el indicador de la carga con que opera cada molino de un tandem, y que relaciona su razn de molida con la velocidad tangencial de las mazas. Se expresa en: - (Tm fibra/hora)/(m2 maza/minuto) - (@fibra/hora)/(pie2 maza/minuto) (1 @ = 25 lbs.) Para convertir de una unidad a otra se puede utilizar:
menor que el ptimo, se tiene la indicacin de que est moliendo por debajo de sus posibilidades y que puede optimizarse la eficiencia. El problema se reduce a encontrar el "Factor de Grueso de Colchn Optimo"(Go) para cada planta moledora. El "Factor de Grueso de Colchn Optimo"se calcula por la siguiente expresin: Go = K * G K = Factor que depende de la preparacin de la caa y de la capacidad de alimentacin del Tandem. G = Factor de Grueso del Colchn, dado por un nomograma donde se analizan todas las otras condiciones y variables de estado del Tandem. Para calcular el "Factor de Grueso del Colchn Real" (Greal) se utiliza la siguiente formula: Greal = (M*F)/(24*L*V) M = molida diaria, @/da F = fraccin de fibra de caa
L = largo de las mazas, en pie V = velocidad tangencial de las masas del primer molino en su dimetro medio, en pie/minuto. Tambien podemos calcular la "Capacidad de Molida Optima de un Tandem" (Mo), utilizando Go. Mo = (Go*24*L*V)/(F)
Si G es superior al 110% de Go
El tandem est sobrecargado con tendencia a disminuir la eficiencia y aumentar roturas El tandem est operando a su capacidad correcta El tandem est subutilizado y gastando recursos inutilmente
El consumo de potencia de un molino de tres mazas se puede determinar por la siguiente expresin: HP = C*(V 1.219 * T 0.918)/(71.888) HP = Potencia consumida por un molino y su transmisin, medida en los terminales de un motor elctrico (HP) C = Factor de corteza, depende del grado de preparacin de la caa, asi como de las variedades que se muelan. V = Velocidad tangencial de las masas en su dimetro medio T = Carga hidrulica total aplicada, en toneladas cortas. Los valores de G pueden oscilar generalmente entre 7 y 14. Para moler a una razn de G superior a 10 el Tandem debe estar complementado con varios factores, entre ellos la Alimentacin Automtica y un estricto control sobre todos los parametros de operacin. Utilizando varios factiores de G se obtienen variaciones en la molida con igual velocidad.
Caso No. 1
1
G 7.5 10 12
% de fibra 14 14 14
2 3
G 7.5 10 12
% de fibra 14 14 14
2 3
De esto podemos sacar las siguientes conclusiones: Se puede aumentar la molida con igual velocidad y similar consumo de potencia, o mantener igual molida con velocidades mucho menores. La zafra puede ser ms corta y enmarcada en el periodo de ptimo contenido de pol en la caa. Disminuye la necesidad de grandes ampliaciones. Aplicando la formula de consumo de potencia veremos como es la influencia de las variaciones de velocidad en el consumo. Para un molino desmenuzador (Primer molino) C = 1.5 T = 500 ton. Molinos Comportamiento de la extraccin en la Planta Moledora
% de fibra 14 14 14
G 7.5 10 12
Utilizando tres valores diferentes de G mostraremos el ahorro de energa de un Tandem obtenido al moler 400,000 @/da,
reduciendo la velocidad de las mazas de 44 pie/min. (G = 7.5) a 33 pie/min. (G = 10) y a 28 pie/min. (G = 12)
Molino No.
1 2 3 4 5 6 Total HP
Ahorro al pasar de G = 7.5 a G = 10 HP ahorrados = 2795 - 1950 = 845 HP Kw ahorrados = 845 * 0.746 = 630 Kw Ahorro al pasar de G = 7.5 a G = 12 HP ahorrados = 2795 - 1620 = 1175 HP Kw ahorrados = 1175 * 0.746 = 876 Kw Para trabajar a altos regmenes de carga, G superior a 10, la planta moledora debe tener las siguientes condiciones necesarias: Caa con el largo previsto Buena preparacin de caa Tolvas Donelli al menos en el primer y ltimo molinos Automatizacin del Tandem, incluyendo la alimentacin automtica. Fuerte aplicacin de soldadura a las mazas. Mazas alimentadoras (cuarta maza) Conductor intermedio de arrastre Con los anteriores factores se puede obtener: Una alta extraccin en la primera unidad de molida. Aplicacin de las presiones hidrulicas en su totalidad. Uniformidad en los colchones en transito. Mxima apliccin de agua de imbibicin en cantidad y temperatura. Mayores molidas con igual equipamiento.
Zafras ms cortas con mejor rendimiento industrial. Condiciones ptimas de operacin debido a la automatizacin y la medicin de las variables principales. Menor tiempo perdido. Ahorro de energa al obtener iguales molidas a menores velocidades. Permite la utilizacin de equipos motrices de menor capacidad. Se puede aumentar molida aumentando la velocidad o utilizando mazas ms grandes
Colaboracin de: Luis R. Salazar Santos Ingeniero de Control Automtico Empresa: Tsca S.R.L. Representante de Smar en Paraguay Asesor Tcnico de Azucarera Paraguaya S.A..
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